本章共分五節，第一節敘述本研究的動機，第二節說明本研究之 目的，第三節為本研究之待答問題，第四節為本研究的名詞釋義，第 五節為研究範圍與限制，茲分別說明如后。
第一節 研究背景與動機
已在教育現場任教四年，但對藝術相關領域非常有興趣再深造，
如今有幸進入美術產業學系研究所，也深盼將教育職場所應用與藝術 這兩個領域相結合，研究相關之論題，以期在未來教學及研究上能有 所些貢獻。
在教學過程中，常發現很多學生對於抽象概念不易理解。因為有 些學生可能受限於本身認知能力及理解能力不足等等原因，導致在學 習上有顯著的困難。目前學校教材包含書本及教具上的內容，通常都 只以單純文字說明，頂多加上平面圖片備註解釋，但是對於在學習理 解上較困難的學生來說，是非常不容易了解學習的。甚至有些領域課 程內容是需要實際操作實驗的，例如自然與生活科技領域課程。在實 際操作中，則必須考量到許多條件，例如自然與生活科技領域「氧化 與還原」課程中，做實驗時則要注意學生安全問題，因為如果操作不 當，很容易因為元素的相互反應而造成受傷。例如「電流及電磁現象」
實驗中，因為電流與電磁是無形的，雖然經過實驗操作，部分學生可 能因為抽象概念無法理解，還是會不懂原理，而不易學習。在「星體 運行」課程中，因為無法將太陽、月亮星體實際現場呈現演示，所以
如果可以將星體運行軌跡以電腦媒體教材呈現，加上互動效果，相信 對學生在學習上會有極佳的幫助。除了可以加深學生對實驗過程的了 解,也可以彌補因時間或其他條件不足而無法一一做實驗的遺憾。
因為曾經在教學中利用電腦虛擬教材，發現經由電腦媒體輔助教 學，不僅容易引起學生的學習動機，透過影片講解，動畫輔助，文字 搭配上豐富的圖像並且加上互動功能，慢慢引導學生概念學習，成效 大大的比紙筆空談來的好。
而近年來，教育部針對九年一貫課程極力推動資訊科技融入教 學，為了達成資訊融入教學的目的，資訊科技要融入於課程、教材與 教學中，成為在教室日常教學活動的一部份。在未來，資訊科技的應 用應當視為一種方法或一種程序，提供教師與學生在任何時間或地點 來尋找問題解答的能力(王全世，1990)。
在軟體技術方面，發展迄今已經十餘年的擴增實境(Augmented Reality，簡稱 AR)技術日益進步，在各領域方面之應用越來越廣泛，
例如遊戲媒體、導覽系統、雜誌書籍、產品包裝或是商業活動等。而 依據國內外文獻實證，目前於教育領域，擴增實境技術也漸漸地被廣 泛應用。擴增實境特點就是不把人的感官抽離，維持人跟真實世界的 關聯性，依附在真實空間中，再額外加上一些資訊互動，結合感官經 驗，則無須模擬想像，更加貼近真實。
故本研究希望應用擴增實境軟體作為研發工具，規劃設計國中
「自然與生活科技領域」單元教學教材，以期讓學生藉由擴增實境之 特點，引起興趣之後，結合多感官教學，解決在學習歷程上遇到的困 難，以利於了解課程內容，增進學生學習之能力，達成學習目標。
第二節 研究目的
期望利用擴增實境針對九年一貫國中「自然與生活科技領域」設 計適性教材輔助教學，讓學生能透過數位媒材更容易獲得有效的學 習，在融入情境當中後，引發學習動機後，藉由與真實情境互動之後，
將抽象概念具體化，再與自身舊經驗相連結，進而學習達成目標，也 期望提供學生另一種學習的管道，提供教師另一個教學的工具。
所以本研究希望能深入探討以下幾個目的：
一、運用擴增實境技術於「自然與生活科技領域」之教學。
二、利用擴增實境技術設計教材輔助教學，對師生教學的影響。
第三節 待答問題
根據上述之研究目的，本研究欲探討的問題如下：
一、如何選擇合適的國中「自然與生活科技領域」單元？
二、如何運用合適的擴增實境技術作為設計教材工具? 及擴增實境教 學系統建置時所遇到的困境及因應對策為何？
三、利用擴增實境技術設計教材輔助教學，對於教師應用在教學上的 影響為何?
四、利用擴增實境技術設計教材輔助教學，對於學生在學習動機及學 習態度上的影響為何？
第四節 名詞解釋
一、擴增實境
擴增實境將設計好的虛擬物件及影像，利用設備投射在真實空間 環境中，著重於與真實環境的結合，再藉由與虛擬影像的互動，產生 身歷其境的感覺，目的讓操作者在需要的時候，可以增強與真實環境 中的資訊顯示及互動經驗，除了眼睛看到真實世界外，也能同時看到 虛擬的輔助資訊，利於獲得相關而有用的資訊。
圖1.擴增實境(Augmented Reality, AR)概念 資料來源:修改自 Stapletion et al.(2002)
本研究中所指的擴增實境為圖卡式擴增實境技術，藉由視訊裝置 (webcam)的圖形辨識，可以觸發每個圖卡所預設的立體模型呈現，並 且回饋在螢幕上與使用者互動，並且隨著手中圖形的變換位置與角 度，呈現的立體模型也能即時進行位置與角度的變更。而本研究中基 於操作簡易及圖片辨識效果較佳之原因，故使用之擴增實境教材設計 軟體為遠颺科技公司自行研發的Lightning Studios 擴增實境模組。
擴增實境 技術與環境 實境
(真實環境)
想像 (創意世界)
虛擬 (媒介世界)
二、自然與生活科技領域
教育部九十二年正式公佈之國民中小學九年一貫課程綱要中指 出，課程主要精神在於課程統整與學校本位課程的發展，並秉持著人 本情懷、統整能力、民主素養、鄉土與國際意識、終身學習基本理念，
課程目標依個體發展、社會文化及自然環境等三個面向，提供語文、
健康與體育、社會、藝術與人文、數學、自然與生活科技及綜合活動 等七大學習領域為主要內容，培育學生跨學科，超領域的十大基本能 力(教育部，2003)。
而本研究中所指的「自然與生活科技領域」課程，是指國中九年 級部分，以教育部公佈九年一貫課程裡，康軒版本的國中「自然與生 活科技領域」中之「星體運動」、「板塊運動」、「電磁感應」、「酸鹼鹽」
單元課程。
三、數位化教材
在教學中，課程是指有計畫的學習活動，教材則是指學習活動的 內容。教材(teaching marterial)是指根據學習目標，編選和組織具有一 定深度和範圍的知識技能系統，一般以教科書的形式呈現，但教科書 只是教材的一部分，並非所謂教材的全部(張添洲，2000)。數位化教 材(Digital teaching material）是指將教材數位化，提供教師在教學上 及學生在學習上使用。而數位化教材的創作研發，則是資訊科技融入 教學中最重要的項目之一。如果沒有數位化教材，則無法確實的將資 訊科技融入教學中。目前教育部為了發展數位化教材，建置了教育部 數位資源教學入口網-學習加油站(http://content.edu.tw)，藉以提供教 師們一個教學資源共享及學習經驗分享的交流空間。
本研究中指的數位化教材，係指教學者運用擴增實境技術開發的
第五節 研究範圍與限制
一、研究範圍
1.教材設計內容：因為研究對象所在學校的自然與生活科技課程，
所使用之教科書版本為康軒版教材，故研究中以教育部公佈九年 一貫課程，康軒版國中「自然與生活科技領域」中之「星體運動」、
「板塊運動」、「電磁感應」、「酸鹼鹽」單元課程內容為設計教材 範圍。
2.研究對象：研究對象以台東縣大武國中九年級 106 位學生及 3 名 自然與生活科技專任教師作為研究施測對象。
二、研究限制
1.研究內容限制：因為研究對象所使用的自然與生活科技課程版本 為康軒版教材，故本研究將範圍限定於康軒版本國中「自然與生 活科技領域」中之「星體運動」、「板塊運動」、「電磁感應」、「酸 鹼鹽」單元課程內容設計教材，所以無法針對其他領域或其他單 元課程做深入探討，恐有不足之處。
2.硬體方面限制：因為位於學校環境中進行施測研究，基於經費考 量，故使用比較平價的視訊攝影機取代。
3.軟體方面限制：因為操作簡易及系統辨識效果較佳因素，故使用 Lightning Studios 擴增實境模組為設計軟體。